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SMT制造:为什么要焊接?SMT的未来与展望
录入时间:2019/2/12 15:05:36

作者:Jennie S. Hwang博士, H-Technologies集团CEO

即将到来的人工智能硬件需要先进的半导体、封装方法、全新的架构、更快的推理处理速度和能力,不仅如此,还要持续开发系统设计和制造能力,以达到人工智能硬件所要求的互相连接的密度。

在这种背景下,封装和组装技术的水平(包括表面贴装技术(SMT)),仍将是关键技术,成为制造电子硬件的支柱,提供未来产品所需要的更加微型化、功能性和更强的智能化要求。

在过去,SMT电子制造部门和OEM与EMS公司展开合作,一起攻克了许多技术难题。我丝毫不怀疑,在人工智能时代,我们将直面新的挑战,生产出符合要求的硬件。那么在现有的基础设施下,焊接(回流焊、波峰焊、选择焊等)仍将是必不可少的技术吗?

焊接技术是个制造焊点的工艺,听起来就像是一门古老的技术,往往被认为是普通得不能再普通的技术。但是,在过去的三十年里,在焊接工艺和焊接设备方面进行了大量的创新和改进。焊接技术提供一系列的特性,拥有科学性和实用性的优点,焊接技术将在电子行业中继续发挥巨大的作用。下面是我列出的焊接的五个主要特性:

1、应用的灵活性和敏捷性:焊锡可以很容易地制作成各种各样物理形状在不同的应用中使用,这些物理形状包括棒状、锭状、丝状、粉末状、预成型焊锡、焊锡球、焊锡柱、膏状、焊锡油墨和熔融状焊锡。

2、兼容性:软焊锡合金适合电子元件(例如集成电路(IC)、无源元件和光电子器件)的工艺温度范围,而且PCB的内部结构也是按照其所能承受这个温度范围设计的。任何其他的连接技术(例如钎焊、锻接)均需要更高的工艺温度,不适合电子元件和印刷电路板(PCB)。

3、实用性:在制造和使用过程中,焊锡合金都要求环境保持稳定(例如,不容易过度氧化、没有腐蚀性、没有不适当的毒性等)。

4、性能:焊锡合金,特别是专门设计的包含特定金属的锡基合金,提供必要的物理特性(例如熔化温度、导热性和导电性、润湿能力、表面张力)和机械性能(例如强度、抗蠕变性、抗热疲劳性能)。

5、成本和竞争力:在SMT基础设施中的焊锡合金和焊接工艺可以很容易与智能制造和自动化同步,这是经济的制造未来的电子硬件和生产可靠的产品的关键。

结论

总的来说,焊接提供的灵活性、敏捷性、兼容性、实用性、性能、成本和竞争力对制造目前的电子产品和那些预期的未来电子产品至关重要。这种特性组合是独一无二的。没有更好的替代品能够提供前面所列出的所有必要属性。

例如,在20世纪的80年代开始用表面贴装技术来制造PCB组件时,同时开始研究导电粘合剂和焊锡。导电胶粘合剂有选择地用在某些应用中,但还不能在大范围应用或大规模生产中作为相互连接的工具。这并不意味着新材料和先进技术相结合就不受欢迎。与之相反,SMT行业应当并且一直接受更好的方法、技术和材料。

焊锡的作用是把电路的电气性能、机械性能和热性能结合起来,因此,焊锡对电子产品至关重要。焊接工艺的关键在于把电子元器件的生产缺陷、产量和成本紧密地联系起来。焊点的性能和可靠性水平需要进一步提高,这主要来自三个前沿研究的共同要求:大功率芯片设计、先进的IC封装和密度更大的PCB。相应地,可以期望SMT焊接将提高精确度和自动化程度,使用性能更强的焊锡,为新一代电子人工智能的硬件制造可靠的焊锡互相连接。

作者简介

黄博士是一位国际知名的女企业家和演说家,同时也是一位商业与技术顾问,她作为电子硬件制造的先驱和长期贡献者,致力于实现环保的无铅电子产品制造。她获得众多奖项和荣誉,作为科技界女性入选国际名人堂,并当选美国国家工程学院院士,是位令人敬仰的研发领域的明星,YWCA成就奖的获得者。她曾在洛克希德·马丁公司、Sherwin Williams公司、SCM公司、International Electronic Materials公司担任高级行政管理职务。她目前是H-Technologies集团公司的首席执行官,H-Technologies集团公司提供业务人工智能技术和制造解决方案。她是美国国防部陆军研究实验室评估委员会主席,并在美国商务部出口委员会、美国国家材料与制造委员会、美国陆军科学技术委员会,以及各种美国国家专门小组/委员会、具有国际领导地位的组织、财富500强纽约证券交易所董事会和纽约城市大学董事会担任职务。她是500多本出版读物和几本书的作者,是贸易、商业、教育和社会问题的演讲者和作者。她持有四个正规教育学位,以及哈佛商学院经营管理计划和哥伦比亚大学公司治理计划的学位。


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